Επίδοση και διαθεσιμότητα δορυφορικών ευρυζωνικών ζεύξεων αναχρησιμοποίησης συχνότητας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Επίδοση και διαθεσιμότητα δορυφορικών ευρυζωνικών ζεύξεων αναχρησιμοποίησης συχνότητας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Γ. ΛΑΖΑΡΟΠΟΥΛΟΣ Επιβλέπων : Παναγιώτης Γ. Κωττής Καθηγητής ΕΜΠ Αθήνα, Ιούλιος 005

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Επίδοση και διαθεσιμότητα δορυφορικών ευρυζωνικών ζεύξεων αναχρησιμοποίησης συχνότητας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Γ. ΛΑΖΑΡΟΠΟΥΛΟΣ Επιβλέπων : Παναγιώτης Γ. Κωττής Καθηγητής ΕΜΠ Εγκρίθηκε από την τριμελή εξεταστική επιτροπή την 15 η Ιουλίου 005... Π. Κωττής Καθηγητής ΕΜΠ... Χ. Καψάλης Καθηγητής ΕΜΠ... Ι. Κανελλόπουλος Καθηγητής ΕΜΠ Αθήνα, Ιούλιος 005

... Αθανάσιος Γ. Λαζαρόπουλος Διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Υπολογιστών Ε.Μ.Π. opyright Αθανάσιος Γ. Λαζαρόπουλος, Αθήνα Ιούλιος 005 Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Απαγορεύεται η αντιγραφή, αποθήκευση και διανομή της παρούσας εργασίας, εξ ολοκλήρου ή τμήματος αυτής, για εμπορικό σκοπό. Επιτρέπεται η ανατύπωση, αποθήκευση και διανομή για σκοπό μη κερδοσκοπικό, εκπαιδευτικής ή ερευνητικής φύσης, υπό την προϋπόθεση να αναφέρεται η πηγή προέλευσης και να διατηρείται το παρόν μήνυμα. Ερωτήματα που αφορούν τη χρήση της εργασίας για κερδοσκοπικό σκοπό πρέπει να απευθύνονται προς τον συγγραφέα. Οι απόψεις και τα συμπεράσματα που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο εκφράζουν τον συγγραφέα και δεν πρέπει να ερμηνευθεί ότι αντιπροσωπεύουν τις επίσημες θέσεις του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου.

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια ολοένα αυξανόμενη ζήτηση για υπηρεσίες φωνής και δεδομένων, και ιδιαίτερα για υπηρεσίες ευρείας ζώνης (γρήγορη πρόσβαση στο Internet, υψηλή ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων, βίντεο, συνομιλία σε πραγματικό χρόνο). Με γνώμονα τη ζήτηση, οι παροχείς υπηρεσιών και οι εταιρίες κινητών επικοινωνιών για να ενδυναμώσουν τη θέση τους στη σκακιέρα του ανταγωνισμού και της ελεύθερης αγοράς ζητούν γρήγορες, εύκολες και προπαντός φθηνές λύσεις (σε θέματα εγκαταστάσεων, διασύνδεσης σταθμών βάσεων). Μια από τις λύσεις που έχουν προταθεί τα τελευταία χρόνια από την πλευρά των ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων είναι η χρησιμοποίηση των δορυφορικών επικοινωνιών. Επιπλέον, το γεγονός ότι οι χαμηλές μικροκυματικές φέρουσες συχνότητες είναι σχεδόν πλήρως κατειλημμένες, σε συνδυασμό με την απαίτηση για μεγαλύτερο εύρος ζώνης και την ολοένα μεγαλύτερη συρρίκνωση του διαθέσιμου φάσματος σε συχνότητες άνω των GHz, μετατρέπουν το ραδιοφάσμα σε ένα σπάνιο και πολύτιμο αγαθό. Και πάλι η λύση έρχεται από τις δορυφορικές επικοινωνίες μέσω της τεχνικής βελτιστοποίησης χρήσης του ραδιοφάσματος (optimum spectrum utilization) και ειδικά μέσω της τεχνικής αναχρησιμοποιήσης συχνότητας. Η τεχνική αναχρησιμοποίησης συχνότητας επιτρέπει στην ουσία να διπλασιάσουμε το διαθέσιμο φάσμα με την ταυτόχρονη μετάδοση δυο κυμάτων σε πολώσεις κάθετες μεταξύ τους. Σε όλα τα ψηφιακά συστήματα επικοινωνιών η ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών περιγράφεται από δύο βασικές παραμέτρους, τη διαθεσιμότητα και την ποιότητα υπηρεσιών (QoS: Quality of Service) του συστήματος. Για τα ασύρματα συστήματα που λειτουργούν σε συχνότητες άνω των GHz, η βροχή αποτελεί τον κυρίαρχο μηχανισμό διαλείψεων. Σκοπός, λοιπόν, της εργασίας αυτής είναι η αναλυτική εξέταση της διαθεσιμότητας και της ποιότητας υπηρεσιών ενός δορυφορικού συστήματος αναχρησιμοποίησης συχνότητας ευρείας ζώνης. Στο Κεφ.1 παρουσιάζονται γενικά στοιχεία για το αντικείμενο των δορυφορικών επικοινωνιών. Το κεφάλαιο ξεκινά με μια αναφορά στη βάση πάνω στην οποία στηρίζονται οι δορυφορικές επικοινωνίες τους τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους. Στη συνέχεια, το κεφάλαιο συνεχίζεται με τις εφαρμογές των Σελίδα 5 Περίληψη

δορυφορικών εφαρμογών στο παρελθόν, στο παρόν και στο μέλλον και ολοκληρώνεται με την παρουσίαση της τεχνολογίας συστημάτων VSAT και των χαρακτηριστικών τους. Στο Κεφ. θίγεται το θέμα των προβλημάτων διάδοσης και ειδικά το πως η ατμόσφαιρα λόγω της σύστασής της επιδρά δυσμενώς στις δορυφορικές ζεύξεις. Στο Κεφ.3 παρουσιάζεται η κατάσταση προόδου (state of the art) των τεχνικών άμβλυνσης των διαλείψεων σε δορυφορικά δίκτυα επικοινωνιών. Στο Κεφ.4 παρουσιάζεται αναλυτικά η στοχαστική μοντελοποίηση της απόσβεσης λόγω βροχής. H ανάλυση βασίζεται στη χρήση του μοντέλου των συνεκτικών βροχοπυρήνων και τη βασική υπόθεση ότι ο σημειακός ρυθμός βροχόπτωσης ακολουθεί λογαριθμοκανονική, γάμμα ή Weibull κατανομή ανάλογα με τη γεωγραφική θέση του επίγειου σταθμού λήψης. Το κεφάλαιο κλείνει με μια παρουσίαση της θεωρητικής μοντελοποίησης της τεχνικής αναχρησιμοποίησης της συχνότητας και τα συνηθισμένα μεγέθη που χρησιμοποιούνται για τη στατιστική ανάλυση. Στο Κεφ.5 εξετάζεται εκτενώς η στατιστική κατανομή του σηματοθορυβικού λόγου ενός συστήματος αναχρησιμοποίησης συχνότητας. Ανάλογα με το είδος διαλείψεων (fading) που περιγράφηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο (lognormal, gamma, Weibull μοντέλο) αναλύεται πώς επηρεάζεται μια ζεύξη διπλής πόλωσης σε συνθήκες βροχοπτώσεων και παγοκρυστάλλων θεωρητικά και παρατίθενται αναλυτικές εκφράσεις και σχέσεις. Στο Κεφ.6 προτείνεται θεωρητικό μοντέλο υπολογισμού της πιθανότητας λανθασμένου ψηφίου BP (Bit rror Probability) σε ένα σύστημα αναχρησιμοποίησης συχνότητας. Εξετάζεται το πώς το μέγεθος φασματική απόδοση (spectral efficiency) επιδρά στην επίδοση μιας ζεύξης. Επιπλέον, δίνεται σχετικό θεωρητικό μοντέλο υπολογισμού της στατιστικής κατανομής της χωρητικότητας δορυφορικού καναλιού. Τέλος, στο Κεφ.7 δίνονται αριθμητικά αποτελέσματα για διάφορα μήκη και πλάτη της γης, γωνίες πόλωσης, συχνότητες, είδη κεραιών, χρόνους εκτός λειτουργίας ενός συστήματος, ρυθμούς μετάδοσης, διαμορφώσεις και κωδικοποιήσεις. Το κεφάλαιο κλείνει με την εφαρμογή του μοντέλου για πόλεις της Ευρώπης, Αφρικής και Ασίας, χρησιμοποιώντας τους πρόσφατα προτεινόμενους από Σελίδα 6 Περίληψη

την ITU-R αλγορίθμους υπολογισμού δεδομένων βροχόπτωσης με βάση την περιοχή κάλυψης του δορυφόρου Hellas Sat. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Ευρυζωνικές Δορυφορικές Επικοινωνίες, Συστήματα Αναχρησιμοποίησης Συχνότητας, BP Επίδοση, Χωρητικότητα Καναλιού. Σελίδα 7 Περίληψη

Σελίδα 8 Περίληψη

ABSTRAT During the last years it is observed a continuously growing demand for voice and data services, and for broadband services (fast Internet access, high speed data transmission, video, real-time communication). This fact is a great challenge for the new service providers and the network operators who wish a fast, easy and cheap installation of their equipment. In addition, mobile network operators seek for a costeffective solution to link base stations. A proposed solution is the dual-polarized operation of satellite communications channels (dual-polarization frequency reuse). This operation allows for an efficient use of the radioelectric spectrum. In that case, reuse of frequency allows doubling the available spectrum with the simultaneous transmission of two waves in orthogonal polarizations (optimum spectrum utilization). The low microwave frequencies are almost completely occupied, and the demand for bandwidth leads to the allocation of frequencies above GHz for the operation of these systems. In all digital communications systems the quality of provided service is described with two basic terms, the availability and the reliability of the system. For wireless systems operating at frequencies above GHz, rain is the dominant propagation fading mechanism. The extension of fixed wireless access systems and the coexistence with other wireless networks operating at the same frequency band, result in interference problems. Interference effects must be taken into account when system s availability and reliability are concerned. The subject of this thesis is the analytical examination of the availability and the reliability on a dual-polarized satellite system under rain fades and depolarization-induced interference. In chapter 1 satellite communications technology is presented, as well as various characteristics of these systems. hapter refers to propagation phenomena. rossing the GHz frequency limit gives rise to signal fading due to physical phenomena related to the propagation of radiowaves through the atmosphere. Those phenomena are presented. In chapter 3 the situation of progress (state of the art) of techniques which focus on the various fade mitigation methods developed to counteract tropospheric Σελίδα 9 Abstract

signal impairments and, therefore, preserve the necessary availability and Quality of Service (QoS) of satellite systems is presented. In chapter 4 special weight was given to the presentation of lognormal, gamma and Weibull statistical models. The chapter closes with a presentation of theoretical modelling of frequency reuse. hapter 5 contains the final expressions for the calculation of availability and reliability, which are obtained by straightforward algebra. This chapter suggests an analytical model for the computation of carrier-to noise ratio (/N) improvement in a subscriber s receiver, suffering from rain fades and depolarization-induced interference. In chapter 6 the configuration of the problem under consideration is presented. The Bit rror Probability is calculated in a subscriber s receiver, suffering from rain fades and depolarization-induced interference. Finally, in chapter 7 numerical results for various climatic regions, path lengths, angular polarizations and outage times of the dual-polarized satellite systems are presented. The chapter ends with the application of the model in international cities using the recently proposed ITU-R Recommendations. KY WORDS: Broadband Satellite ommunications, Frequency reuse Systems, BP Perfromance, hannel apacity. Σελίδα Abstract

ΕΥΧΑΡΙΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ Ολοκληρώνοντας την εκπόνηση της διπλωματικής μου εργασίας και τις προπτυχιακές μου σπουδές στη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, νοιώθω την ανάγκη να ευχαριστήσω όλους εκείνους που υπήρξαν αρωγοί αυτής της προσπάθειας. Ιδιαίτερα, θα ήθελα να εκφράσω τις ειλικρινέστατες ευχαριστίες μου στον επιβλέποντα της εργασίας μου Καθηγητή Ε.Μ.Π. κ. Παναγιώτη Γ. Κωττή όχι μόνο για τη συνεχή επίβλεψη της παρούσας εργασίας αλλά και για τη διαρκή ενθάρρυνση και τον ενθουσιασμό που μου ενέπνευσε. Επίσης, ευχαριστώ θερμά τον Διδάκτορα Ε.Μ.Π. κ. Αθανάσιο Δ. Παναγόπουλο για την άριστη συνεργασία που είχαμε καθόλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας, τις σημαντικές υποδείξεις που μου παρείχε σε καίρια σημεία της και τον απεριόριστο χρόνο που διέθεσε σε αυτή. Ακόμη, θα ήθελα από τα βάθη της καρδιάς μου να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στην οικογένειά μου, τον πατέρα μου Γεώργιο Α. Λαζαρόπουλο, τη μητέρα μου Αικατερίνη Δ. Λαζαροπούλου και τον αδερφό μου Παναγιώτη Γ. Λαζαρόπουλο, για τα εχέγγυα που μου προσέφερε για την ολοκλήρωση των σπουδών μου και για την αμέριστη στήριξη και συμπαράσταση σε όλες τις ως τώρα προσπάθειές μου. Τέλος, ευχαριστώ το φίλο Δημήτριο Σ. Κουτσονικόλα, ο οποίος συνετέλεσε και αυτός στην ολοκλήρωση των προπτυχιακών μου σπουδών. Αθήνα, Ιούλιος 005 Αθανάσιος Γ. Λαζαρόπουλος Σελίδα 11 Ευχαριστήριο Σημείωμα

Σελίδα 1 Ευχαριστήριο Σημείωμα

Αφιερώνεται στην οικογένειά μου. Σελίδα 13 Ευχαριστήριο Σημείωμα

Σελίδα 14 Ευχαριστήριο Σημείωμα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1 ο Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες 1.1 Γενικά...33 1.1.1 Εισαγωγή 33 1.1. Τι είναι δορυφόρος. 34 1.1.3 Τροχιακή ταχύτητα και ύψος 36 1.1.4 Από τι αποτελείται ένας δορυφόρος... 38 1.1.5 Ποιο είναι το κόστος ενός δορυφόρου... 40 1. Η επανάσταση της τεχνολογίας των δορυφόρων και οι εφαρμογές τους...41 1..1 Εισαγωγή 41 1.. Οι βασικές αρχές των δορυφορικών δικτύων 44 1..3 Δορυφορικοί τύποι εφαρμογών.. 49 1..3.1 Τηλεόραση...49 1..3. Σταθερή τηλεφωνία..51 1..3.3 Υπηρεσία κινητών επικοινωνιών.5 1..3.4 Δίκτυα υπολογιστών και δεδομένων 53 1.3 Εισαγωγικά στοιχεία για τα VSAT (Very Small Aperture Terminal)... 55 1.3.1 Ορισμός.. 55 1.3. Περιγραφή ενός VSAT... 56 1.3.3 Εσωτερική μονάδα VSAT.. 57 1.3.4 Εξωτερική μονάδα VSAT... 58 1.4 Κεντρικός σταθμός (hub)......59 1.5 Τοπολογία δικτύων VSAT......61 1.5.1 Τοπολογία αστέρα (star)....6 1.5. Τοπολογία πλέγματος (mesh)...6 Κεφάλαιο ο Προβλήματα Διάδοσης.1 Γενικά...65. Δυσμενείς επιδράσεις της ατμόσφαιρας στη διάδοση δορυφορικών σημάτων...67.3 Αποπόλωση λόγω βροχής και παγοκρυστάλλων......74.3.1 Τεχνολογία αναχρησιμοποίησης συχνότητας......75 Σελίδα 15 Περιεχόμενα

Κεφάλαιο 3 ο Τεχνικές Άμβλυνσης 3.1 Γενικά...77 3. Έλεγχος της Ισχύος...80 3..1 Έλεγχος ισχύος της άνω ζεύξης (ULP)...81 3.. Έλεγχος ισχύος της κάτω ζεύξης (DLP)..8 3..3 Μορφοποίηση διαγράμματος ακτινοβολίας κεραίας (Spot Beam Shaping SBS)...8 3.3 Κωδικοποίηση για διόρθωση σφαλμάτων....83 3.4 Προσαρμοστική Διαμόρφωση (Adaptive Modulation ΑΜ)...85 3.5 Ρυθμός Μείωσης Δεδομένων (Data Rate Reduction DRR)...86 3.6 Σχήματα διαφορικής προστασίας......86 3.6.1 Διαφορική λήψη συχνότητας. 87 3.6. Τεχνικές διαφορικής λήψης θέσης και τροχιάς.. 89 3.6..1 Εκτίμηση τεχνικών διαφορικής λήψης θέσης και τροχιάς...93 3.6.. Μοντέλο εκτίμησης του διαφορικού κέρδους θέσης και τροχιάς95 Κεφάλαιο 4 ο Στατιστικά Μοντέλα Περιγραφής 4.1 Γενικά...99 4. Περιγραφή του μέσου βροχής...0 4.3 Ορισμός της ειδικής απόσβεσης...1 4.4 Γεωμετρία δορυφορικής ζεύξης και ενεργό ύψος βροχής....3 4.5 Χωρική μεταβολή της βροχής στο κατακόρυφο επίπεδο......6 4.6 Μοντέλο λογαριθμοκανονικής κατανομής...6 4.7 Μοντέλο γάμα κατανομής.....9 4.8 Μοντέλο Weibull κατανομής....111 4.9 Αποπόλωση λόγω βροχής και παγοκρυστάλλων......115 Κεφάλαιο 5 ο Επίδοση Δορυφορικής Ζεύξης με μελέτη της Στατιστικής κατανομής Σηματοθορυβικού Λόγου 5.1 Γενικά...119 5. Πιθανότητα διακοπής λειτουργίας δορυφορικού συστήματος παρουσία βροχής και παγοκρυστάλλων... 5..1 Σύστημα απλής πόλωσης. Σελίδα 16 Περιεχόμενα

5.. Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και χωρίς παγοκρυστάλλους..17 5..3 Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και παγοκρυστάλλους 130 5.3 Επιδείνωση Διπλής Πόλωσης (Dual Polarization Aggravation DPA)...133 5.3.1 Σύστημα απλής πόλωσης.134 5.3. Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και χωρίς παγοκρυστάλλους..135 5.3.3 Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και παγοκρυστάλλους 136 Κεφάλαιο 6 ο Στατιστική Κατανομή Πιθανότητας Λανθασμένου Ψηφίου BP 6.1 Γενικά...137 6. Μέθοδος πρόβλεψης διαθεσιμότητας...139 6.3 Πιθανότητα διακοπής λειτουργίας δορυφορικού συστήματος παρουσία βροχής και παγοκρυστάλλων...147 6.3.1 Σύστημα απλής πόλωσης.147 6.3. Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και χωρίς παγοκρυστάλλους..151 6.3.3 Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και παγοκρυστάλλους 15 6.4 Επιδείνωση Διπλής Πόλωσης (Dual Polarization Aggravation DPA)...153 6.4.1 Σύστημα απλής πόλωσης.154 6.4. Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και χωρίς παγοκρυστάλλους..155 6.4.3 Σύστημα διπλής πόλωσης με βροχή και παγοκρυστάλλους 156 6.5 Αποδοτική χρησιμοποίηση καναλιού...157 6.5.1 Η χωρητικότητα καναλιού θεωρώντας τις απώλειες διάδοσης 157 6.5. Προσδιορισμός της επίδοσης μη κωδικοποιημένης M-PSK διαμόρφωσης....160 Κεφάλαιο 7 ο Αριθμητικά Αποτελέσματα και Συμπεράσματα 7.1 Γενικά...163 7. Παραδείγματα δορυφορικών ζεύξεων...166 Πιθανότητα υπέρβασης σε συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου (/N)thr.167 Επιδείνωση Διπλής Πόλωσης...179 Επιδείνωση διπλής πόλωσης από τους παγοκρυστάλλους...184 Πιθανότητα υπέρβασης σε συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου (Εb/No)thr..189 Σελίδα 17 Περιεχόμενα

Η χωρητικότητα καναλιού 197 Πιθανότητα υπέρβασης σε συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου (Shannon/B)thr.....00 Πιθανότητα Λάθους ενός bit (BP)..08 Καμπύλες επίδοσης συστημάτων..09 Πιθανότητα υπέρβασης σε συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου (/N)thr σε συνάρτηση με τη συχνότητα..16 Πιθανότητα υπέρβασης σε συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου (/N)thr με μη ιδανική κεραία...19 Συμπεράσματα..8 Παράρτημα Α Λογαριθμοκανονική κατανομή Α.1 Μονοδιάστατη 31 Α. Λογαριθμικός συντελεστής συσχέτισης.33 Α.3 Υπολογισμός παραμέτρων λογαριθμοκανονικής κατανομής από πειραματικά δεδομένα....34 Παράρτημα Β Γάμμα κατανομή Β.1 Μονοδιάστατη 37 Παράρτημα Γ Υπολογισμός Παραμέτρων που αφορούν τη Χωρική Δομή του Μέσου Βροχόπτωσης Γ.1 Υπολογισμός του Η1...39 Γ. Μοντέλο Lin... 40 Γ.3 Μοντέλο Morita-Higuti...41 Παράρτημα Δ Ο Σηματοθορυβικός Λόγος Δ.1 Απόδειξη της σχέσης σε συστήματα διπλής πόλωσης..43 Παράρτημα Ε Ο Σηματοθορυβικός Λόγος με το XPD Κεραίας Ε.1 Απόδειξη της σχέσης σε συστήματα διπλής πόλωσης 45 Παράρτημα ΣΤ Ο Λόγος Εb/no Σελίδα 18 Περιεχόμενα

ΣΤ.1 Απόδειξη της σχέσης σε συστήματα διπλής πόλωσης.49 Παράρτημα Ζ Ο Λόγος Εb/no με το XPD Κεραίας Ζ.1 Απόδειξη της σχέσης σε συστήματα διπλής πόλωσης 53 Παράρτημα Η Πρόγραμμα ZBRNT στο MATLAB Η.1 Γενικά.57 Παράρτημα Θ Χαρακτηριστικά δορυφόρου HLLAS Sat Θ.1 Γενικά.61 Παράρτημα Ι Πιθανότητες Λάθους PSK Διαμορφώσεων Ι.1 Γενικά...69 Παράρτημα Κ Ανάλυση Κατανομής Σημειακής Έντασης Βροχόπτωσης Κ.1 Ανάλυση Κατανομής......73 Κ. Βελτιωμένο μοντέλο Moupfouma. 8 Κ.3 Παλαιότερο μοντέλο κλιματικών ζωνών......90 Παράρτημα Λ Οικονομικά Στοιχεία Λ.1 Γενικά.303 Βιβλιογραφία...305 Σελίδα 19 Περιεχόμενα

Σελίδα 0 Περιεχόμενα

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ 1.1 NAVSTAR GPS δορυφόρος...34 1. Σπούτνικ 1, ο πρώτος δορυφόρος, εδώ παρουσιάζεται με τις τέσσερις κεραίες του......35 1.3 Οι τρεις πιο δημοφιλείς τροχιές είναι οι LO, MO και GO. Αντίστοιχα τα τους είναι 500-900 km, 5.000-1.000 km και 36.000 km. Μόνο μια τροχιά ανά ύψος παρουσιάζεται, αν και υπάρχει η ανάγκη για αστερισμό δορυφόρων όταν πρόκειται για τις τροχιές LO και MO για να παρασχεθούν αδιάλειπτες υπηρεσίες..41 1.4 Οι πιο δημοφιλείς αμερικάνικοι GO δορυφόροι καλωδιακής τηλεόρασης....43 1.5 Συμβάλλοντες στη ρυθμαπόδοση και στην ολική καθυστέρηση μιας σύνδεσης δεδομένων από χρήστη VSAT με σταθμό hub...54 1.6 Κεραία VSAT...56 1.7 Μπλοκ διάγραμμα ενός VSAT...57 1.8 Διάγραμμα εσωτερικής μονάδας...58 1.9 Το block διάγραμμα ενός VSAT Hub σταθμού...59 1. Τοπολογίες σύνδεσης VSAT...61 1.11 Τοπολογία σύνδεσης αστέρα...6 1.1 Τοπολογία σύνδεσης πλέγματος...63.1 Επηρεασμός δορυφορικής ζεύξης από υδρομετεωρίτες και παγοκρυστάλλους..67. Ειδική εξασθένηση προς συχνότητα. Η καμπύλη Α παρουσιάζει την ειδική απορρόφηση σε μια ατμόσφαιρα 7,5gr/m3 ενώ η καμπύλη Β παρουσιάζει μια υγρή ατμόσφαιρα...70.3 Χαρακτηριστική εικόνα των διακυμάνσεων απόσβεσης λόγω βροχής και σπινθηρισμών...7.4 Εξασθένηση από τα σύννεφα και την ομίχλη προς το ποσοστό του χρόνου λειτουργίας στην Αθήνα με γωνία ανύψωσης 30 μοιρών...73.5 Κεραία διπλής πόλωσης δορυφορικού σταθμού...75 3.1 Υψηλότερες συχνότητες σε συνθήκες καθαρού ουρανού και χαμηλότερες υπό ισχυρές κατακρημνίσεις...88 3.α Γεωμετρία απλοποιημένου συστήματος διπλής διαφορικής λήψης θέσης...90 Σελίδα 1 Κατάλογος Σχημάτων

3.β Γεωμετρικές παράμετροι της τεχνικής διπλής διαφορικής λήψης θέσης...90 3.3α Γεωμετρία απλοποιημένου συστήματος διπλής λήψης τροχιάς...91 3.3β Γεωμετρικές παράμετροι της τεχνικής διπλής διαφορικής λήψης τροχιάς...9 4.1 Ενεργό μήκος δορυφορικής ζεύξης για φ o...3 4. Ενεργό μήκος δορυφορικής ζεύξης για φ o...5 5.1 Γεωμετρία δορυφορικού συστήματος... 6.1 Λήψη ορθογωνικών πολώσεων...140 6. Γεωμετρία δορυφορικού συστήματος...14 7.1 Γεωμετρία δορυφορικού συστήματος με γωνία ανύψωσης φ...164 7. H Αθήνα στον παγκόσμιο χάρτη...167 7.3 H Αθήνα στη γεωγραφική κάλυψη του HLLAS Sat...167 7.4 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N ) thr του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 )...168 7.5 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N ) thr του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 )..169 7.6 Το Ντουμπάι στον παγκόσμιο χάρτη...170 7.7 Το Ντουμπάι στη γεωγραφική κάλυψη του HLLAS Sat...170 7.8 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N ) thr του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 )...171 7.9 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N ) thr του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 ) 17 7. Το Γιοχάνεσμπουργκ στον παγκόσμιο χάρτη...173 7.11 Το Γιοχάνεσμπουργκ στη γεωγραφική κάλυψη του HLLAS Sat...173 7.1 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N ) thr του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 ) 174 Σελίδα Κατάλογος Σχημάτων

7.13 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N ) thr του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 ) 175 7.14 Το Μονακό στον παγκόσμιο χάρτη...176 7.15 Το Μονακό στη γεωγραφική κάλυψη του HLLAS Sat...176 7.16 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N ) thr του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 )...177 7.17 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 )...178 7.18 Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 46,4 )...180 7.19 Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 55,4 )...181 7.0 Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 57,1 )...18 7.1 Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 30,7 )...183 7. Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης από παγοκρυστάλλους για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 o )...185 ) thr Σελίδα 3 Κατάλογος Σχημάτων

7.3 Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης από παγοκρυστάλλους για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 o )...186 7.4 Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης από παγοκρυστάλλους για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 o )...187 7.5 Καμπύλες επιδείνωσης διπλής πόλωσης από παγοκρυστάλλους για δεδομένη πιθανότητα υπέρβασης ( 0,01% του συνολικού χρόνου) δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της γωνίας πόλωσης. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 o )...188 7.6 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 ) 189 7.7 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 ) 190 7.8 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 ) 191 7.9 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 ) 19 7.30 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 ) 193 7.31 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 )...194 7.3 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr Σελίδα 4 Κατάλογος Σχημάτων

για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 ) 195 7.33 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( b / N o του επίγειου δέκτη με την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 )...196 7.34 Καμπύλη χωρητικότητας καναλιού shannon σε συνάρτηση του σηματοθορυβικού λόγου και του εύρους ζώνης...198 7.35 Καμπύλη χωρητικότητας καναλιού shannon προς το εύρος ζώνης σε συνάρτηση με το σηματοθορυβικό λόγο...199 7.36 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη χωρίς την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 ) 00 7.37 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη με την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 ) 01 7.38 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη χωρίς την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 )...0 7.39 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη με την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 ) 03 7.40 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη χωρίς την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 ) 04 7.41 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη με την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 ) 05 7.4 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη χωρίς την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 ) 06 ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr Σελίδα 5 Κατάλογος Σχημάτων

7.43 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / B του επίγειου δέκτη με την Shannon o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 ) 07 7.44 Ψηφιακές κωδικοποιήσεις...08 7.45 Καμπύλες επίδοσης για συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών σε συστήματα απλής, διπλής πόλωσης χωρίς παγοκρυστάλλους και διπλής πόλωσης με παγοκρυστάλλους για το λογαριθμοκανονικό μοντέλο. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 46,4 )... 7.46 Καμπύλες επίδοσης για συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών σε συστήματα απλής, διπλής πόλωσης χωρίς παγοκρυστάλλους και διπλής πόλωσης με παγοκρυστάλλους για το μοντέλο γάμμα. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 46,4 )...11 7.47 Καμπύλες επίδοσης για συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών σε συστήματα απλής, διπλής πόλωσης χωρίς παγοκρυστάλλους και διπλής πόλωσης με παγοκρυστάλλους για το μοντέλο Weibull. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 46,4 )...1 7.48 Καμπύλες επίδοσης για συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών σε συστήματα απλής, διπλής πόλωσης χωρίς παγοκρυστάλλους και διπλής πόλωσης με παγοκρυστάλλους για το λογαριθμοκανονικό μοντέλο. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 46,4 )...13 7.49 Καμπύλες επίδοσης για συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών σε συστήματα απλής, διπλής πόλωσης χωρίς παγοκρυστάλλους και διπλής πόλωσης με παγοκρυστάλλους για το μοντέλο γάμμα. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 46,4 )...14 7.50 Καμπύλες επίδοσης για συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών σε συστήματα απλής, διπλής πόλωσης χωρίς παγοκρυστάλλους και διπλής πόλωσης με παγοκρυστάλλους για το μοντέλο Weibull. (Συχνότητα 1GHz, o γωνία ανύψωσης 46,4 ) 15 7.51 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 ) 16 7.5 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης ) thr ) thr Σελίδα 6 Κατάλογος Σχημάτων

για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 18GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 )...17 7.53 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη χωρίς την o παρουσία παγοκρυστάλλων. (Συχνότητα 4GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 )...18 7.54 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη χωρίς την παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 o )...0 7.55 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη με την παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 46,4 o )...1 7.56 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη χωρίς την παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 o )... 7.57 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη με την παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 55,4 o )...3 7.58 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη χωρίς την παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 o )...4 7.59 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη με την παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 57,1 o )...5 7.60 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη χωρίς την ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr ) thr Σελίδα 7 Κατάλογος Σχημάτων

παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 o )...6 7.61 Καμπύλες πιθανότητας υπέρβασης δορυφορικών επικοινωνιών διπλής πόλωσης για διάφορες τιμές της παραμέτρου ( / N του επίγειου δέκτη με την παρουσία παγοκρυστάλλων με τη χρήση μη ιδανικής κεραίας. (Συχνότητα 1GHz, γωνία ανύψωσης 30,7 o )...7 Θ.1 H εκτόξευση του Hellas Sat...6 Θ. Σχέδιο του δορυφορικού αναµεταδότη...63 Θ.3 O δορυφορικός αναµεταδότης...64 Θ.4 Hellas Sat...66 Θ.5 Κάλυψη σταθερής δέσµης F1...67 Θ.6 Κάλυψη σταθερής δέσµης F...67 Θ.7 Κάλυψη σταθερής δέσµης S1...68 Θ.8 Κάλυψη σταθερής δέσµης S...68 K.1 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα και Weibull μοντέλο για την Αθήνα...76 K. Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα και Weibull μοντέλο για το Ντουμπάι...77 K.3 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα και Weibull μοντέλο για το Γιοχάνεσμπουργκ...78 K.4 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα και Weibull μοντέλο για το Μονακό...79 K.5 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα και Weibull μοντέλο για τη Τζακάρτα...80 K.6 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα και Weibull μοντέλο για τη Νέα Υόρκη...81 K.7 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο για την Αθήνα...84 K.8 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο για το Ντουμπάι...85 K.9 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο για το Γιοχάνενσμπουργκ...86 K. Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, ) thr Σελίδα 8 Κατάλογος Σχημάτων

Weibull και Moupfouma μοντέλο για το Μονακό...87 K.11 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο για τη Τζακάρτα...88 K.1 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο για τη Νέα Υόρκη...89 Κ.13 Γεωγραφική κατανομή των διαφόρων κλιματικών ζωνών...94 Κ.14 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R (mm/hr) για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα,weibull και Moupfouma μοντέλο με χάρτες βροχής και κλιματικές ζώνες για την Αθήνα...96 Κ.15 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R (mm/hr) για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο με χάρτες βροχής και κλιματικές ζώνες για το Ντουμπάι...97 Κ.16 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R (mm/hr) για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο με χάρτες βροχής και κλιματικές ζώνες για το Γιοχάνενσμπουργκ...98 Κ.17 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R (mm/hr) για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο με χάρτες βροχής και κλιματικές ζώνες για το Μονακό...99 Κ.18 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R (mm/hr) για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο με χάρτες βροχής και κλιματικές ζώνες για τη Τζακάρτα...300 Κ.19 Καμπύλες κατανομής υπέρβασης του R (mm/hr) για το λογαριθμοκανονικό, γάμμα, Weibull και Moupfouma μοντέλο με χάρτες βροχής και κλιματικές ζώνες για τη Νέα Υόρκη...301 Σελίδα 9 Κατάλογος Σχημάτων

Σελίδα 30 Κατάλογος Σχημάτων

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ 1.1 Δορυφορικές ζώνες συχνοτήτων και οι υπηρεσίες τους...46 7.1 Τιμές Rm, Sr, vr, br, w, m σε διάφορες πόλεις......165 Θ.1 Τεχνικά χαρακτηριστικά του Hellas Sat...66 Ι.1 Εκφράσεις Pb για διάφορα συστήματα ψηφιακής διαμόρφωσης...70 K.1 Ο κατά ΙΤU-R διαχωρισμός της γης σε κλιματικές ζώνες, καθώς και οι αντίστοιχοι παράμετροι της λογαριθμοκανονικής, γάμμα και Weibull κατανομής της έντασης R που τις χαρακτηρίζουν...95 Λ.1 Οι οικονομικές συναρτήσεις...304 Σελίδα 31 Κατάλογος Πινάκων

Σελίδα 3 Κατάλογος Πινάκων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1.1 Γενικά 1.1.1 Εισαγωγή Μέχρι πριν μερικά χρόνια, οι δορυφόροι χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για στρατιωτικούς σκοπούς και για δραστηριότητες, όπως η ναυσιπλοΐα και η κατασκοπεία. Στη σημερινή εποχή αποτελούν μέρος της καθημερινότητας. Καθένας βλέπει και αναγνωρίζει τη χρήση τους στις προγνώσεις καιρού, στην απευθείας τηλεοπτική μετάδοση και στις τηλεφωνικές κλήσεις εξωτερικού. Σε πολλές άλλες περιπτώσεις, οι δορυφόροι αποτελούν υπόβαθρο για εφαρμογές που μπορεί να ξεφεύγουν της αντίληψής μας, όπως: Μερικές εφημερίδες και περιοδικά εκδίδονται γρηγορότερα χάρη στη διαβίβαση του κειμένου και των εικόνων τους στις διάφορες περιοχές εκτύπωσης μέσω δορυφόρων. Στην καλωδιακή τηλεόραση, πριν το σήμα σταλεί από το καλώδιο στα σπίτια μεταδίδεται από τους δορυφόρους οι οποίοι διανέμουν το σήμα στους επίγειους σταθμούς. Οδηγοί αυτοκινήτων χρησιμοποιούν το δορυφορικό Global Positioning System (GPS) για να λάβουν τον κατάλληλο προσανατολισμό για δεδομένο προορισμό. Σελίδα 33 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

Τα ραδιοαναγνωριστικά σήματα έκτακτης ανάγκης από τα χαμένα αεροσκάφη και τα σκάφη σε κίνδυνο μπορούν να φθάσουν στις ομάδες αναζήτησης και διάσωσης όταν τα αναμεταδίδουν οι δορυφόροι. Σχήμα 1.1: NAVSTAR GPS δορυφόρος. Στη συνέχεια, θα παρουσιαστεί ο τρόπος λειτουργίας των τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων, τα συστήματα και υποσυστήματα που περιλαμβάνουν, τα διάφορα είδη τροχιών και τα κριτήρια της επιλογής τους ανάλογα με την εφαρμογή. 1.1. Τι είναι δορυφόρος Ένας δορυφόρος είναι οποιοδήποτε αντικείμενο περιστρέφεται γύρω από ένα πλανήτη σε μια κυκλική ή ελλειπτική τροχιά. Η σελήνη είναι φυσικός δορυφόρος, όμως υπάρχουν πολλοί τεχνητοί δορυφόροι, που περιφέρονται κοντά στη γη. Η πορεία που ένας δορυφόρος ακολουθεί είναι η τροχιά του. Στην τροχιά, το απώτατο σημείο από τη γη ονομάζεται απόγειο και το εγγύτερο σημείο περίγειο. Οι τεχνητοί δορυφόροι δεν κατασκευάζονται μαζικά. Οι περισσότεροι δορυφόροι κατασκευάζονται για να εκτελέσουν συγκεκριμένες λειτουργίες. Οι εξαιρέσεις περιλαμβάνουν δορυφόρους GPS (με πάνω από 0 σε τροχιά). Περίπου 3.000 είναι τα διαστημικά σκουπίδια (αντικείμενα αρκετά μεγάλα ώστε να μπορούν να εντοπίζονται από τα ραντάρ), τα οποία τοποθετήθηκαν ακούσια Σελίδα 34 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

σε τροχιά ή έχει παρέλθει η χρησιμότητά τους που περιστρέφονται γύρω από τη γη. Ο πραγματικός αριθμός ποικίλλει ανάλογα με το τι μέγεθος κάθε φορά μετράται. Ωφέλιμα στοιχεία που οδηγούνται ή τίθενται σε λανθασμένη τροχιά, δορυφόροι με εξαντλημένες μπαταρίες και οι εναπομείναντες ενισχυτές πυραύλων προσθέτουν στο πλήθος αυτών των σκουπιδιών. Ο κατάλογος των δορυφόρων έχει σχεδόν 6.000 καταχωρήσεις. Αν και οποιοδήποτε αντικείμενο βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη γη είναι τυπικά ένας δορυφόρος, ο συγκεκριμένος όρος χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα χρήσιμο αντικείμενο που τοποθετείται σε τροχιά για να εκτελέσει εσκεμμένα κάποια συγκεκριμένη αποστολή ή στόχο. Ο σοβιετικός δορυφόρος Σπούτνικ ήταν ο πρώτος που μπήκε σε τροχιά γύρω από τη γη. Προωθήθηκε σε τροχιά στις 4 Οκτωβρίου 1957. Σχήμα 1.: Σπούτνικ 1, ο πρώτος δορυφόρος, εδώ παρουσιάζεται με τις τέσσερις κεραίες του. Σελίδα 35 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

1.1.3 Τροχιακή ταχύτητα και ύψος Ένας πύραυλος πρέπει να επιταχύνει τουλάχιστον με 40.30Kmh για να δραπετεύσει εντελώς από τη γήινη βαρύτητα και να πετάξει μακριά στο διάστημα (ταχύτητα διαφυγής). Η ταχύτητα γήινης διαφυγής είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν που απαιτείται για να τοποθετηθεί ένας γήινος δορυφόρος σε τροχιά. Με τους δορυφόρους, το θέμα δεν είναι να δραπετεύσουν από τη γήινη βαρύτητα, αλλά να ισορροπήσουν στην τροχιακή ταχύτητα. Τροχιακή ταχύτητα δορυφόρου είναι η ταχύτητα που απαιτείται για να επιτευχθεί η ισορροπία μεταξύ της έλξης της βαρύτητας στο δορυφόρο και της αδράνειας της κίνησης του δορυφόρου, δηλαδή της τάσης του δορυφόρου να διαφύγει. Αυτή είναι περίπου 7.359Kmh σε ένα ύψος 4Km. Χωρίς βαρύτητα, η αδράνεια του δορυφόρου θα τον έστελνε μακριά στο διάστημα. Ακόμη και με τη βαρύτητα, εάν ο δορυφόρος κινείται πολύ γρήγορα, θα διαφύγει τελικά μακριά στο διάστημα. Στην περίπτωση που ο δορυφόρος κινείται πολύ αργά, η βαρύτητα θα τον τραβήξει πίσω στη γη. Στη σωστή τροχιακή ταχύτητα, η βαρύτητα ισορροπεί ακριβώς την αδράνεια του δορυφόρου, έλκοντάς τον προς το γήινο κέντρο τόσο ακριβώς ώστε να κρατήσει την πορεία του. Η τροχιακή ταχύτητα του δορυφόρου εξαρτάται από το ύψος που βρίσκεται ο δορυφόρος πάνω από τη γη. Όσο πιο κοντά βρίσκεται στη γη, τόσο μεγαλύτερη η απαραίτητη τροχιακή ταχύτητα. Ο όρος γεωσύγχρονος δορυφόρος προσδιορίζει τον δορυφόρο εκείνο, ο οποίος έχει περίοδο περιστροφής ίση με την περίοδο περιστροφής της γης, δηλαδή Τ=3h 56min 4,1sec. Από τη σχέση (1.1) είναι δυνατόν να υπολογιστεί ότι το ύψος του γεωσύγχρονου δορυφόρου θα πρέπει να είναι 37.786Km. ( R + h) 3 T = π (1.1) G M όπου R=6.378Km, η ακτίνα της γης, h το ύψος του δορυφόρου πάνω από την επιφάνεια της γης, G είναι η παγκόσμια σταθερά της βαρύτητας, 11 1 3 4 G = 6,67 kg m sec και Μ είναι η μάζα της γης, M = 5,674 kg. Η ταχύτητα του δορυφόρου στην τροχιά αυτή θα είναι 11.070Kmh. Τόσο η κλίση, όσο και η εκκεντρότητα της γεωσύγχρονης τροχιάς μπορούν να έχουν γενικά οποιαδήποτε τιμή. Σελίδα 36 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

Ο γεωστατικός δορυφόρος είναι ο γεωσύγχρονος δορυφόρος του οποίου η τροχιά έχει μηδενικές εκκεντρότητα και κλίση. Εάν το επίπεδο τροχιάς του δορυφόρου είναι το ισημερινό επίπεδο, τροχιά του είναι κυκλική και η ταχύτητα περιστροφής του ταυτίζεται με αυτή της γης, θα φαίνεται από τον επίγειο σταθμό ως ένα σταθερό σημείο στον ουρανό. Οι γεωστατικές τροχιές είναι ιδανικές για τους μετεωρολογικούς δορυφόρους και τους δορυφόρους επικοινωνιών [Κωττής, Καψάλης, 003] [] 1. Η σελήνη βρίσκεται σε ένα ύψος περίπου 384.400Km, με ταχύτητα περίπου 3.700Kmh και η τροχιά του διαρκεί 7,3 ημέρες. (Ας σημειωθεί ότι η τροχιακή ταχύτητα της σελήνης είναι μικρότερη επειδή είναι πιο μακριά από τη γη σε σχέση με τους τεχνητούς δορυφόρους). Γενικά, όσο υψηλότερη η τροχιά, τόσο περισσότερο ο δορυφόρος μπορεί να μείνει στην τροχιά. Στα χαμηλότερα ύψη, ένας δορυφόρος κινείται κοντά στη γήινη ατμόσφαιρα, η οποία δημιουργεί έλξη. Η έλξη αναγκάζει την τροχιά του δορυφόρου να αποσυντεθεί έως ότου αυτός πέσει στην ατμόσφαιρα. Σε μεγαλύτερα υψόμετρα, όπου το διάστημα είναι σχεδόν κενό, δεν υπάρχει σχεδόν καμία έλξη και ένας δορυφόρος μπορεί να μείνει στην τροχιά επί αιώνες (όπως για παράδειγμα η σελήνη). Οι δορυφόροι αρχίζουν σε μια τροχιά που είναι ελλειπτική. Ο σταθμός επίγειου ελέγχου ελέγχει τις μικρές μηχανές πυραύλων για να παράσχουν τη διόρθωση. Ο στόχος είναι να αποκτηθεί τροχιά όσο το δυνατόν κυκλικότερη. Με την απόρριψη ενός πυραύλου όταν η τροχιά είναι στο απόγειό της (το πλέον απομακρυσμένο σημείο της τροχιάς από τη γη), και την εφαρμογή της ώθησης κατά την κατεύθυνση της πορείας πτήσης, το περίγειο (χαμηλότερο σημείο της τροχιάς από τη γη) κινείται περαιτέρω προς τα έξω δημιουργώντας τροχιά που πλησιάζει προς την κυκλική. Σελίδα 37 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

1.1.4 Από τι αποτελείται ένας δορυφόρος Οι δορυφόροι υφίστανται σε όλες τις μορφές και τα μεγέθη και διαδραματίζουν ποικίλους ρόλους. Παραδείγματος χάρη: Οι μετεωρολογικοί δορυφόροι βοηθούν τους μετεωρολόγους να προβλέπουν τον καιρό. Οι δορυφόροι περιέχουν γενικά τις φωτογραφικές μηχανές που μπορούν να επιστρέψουν τις φωτογραφίες του γήινου καιρού, είτε από τις σταθερές γεωστατικές θέσεις είτε από τις πολικές τροχιές. Οι δορυφόροι επικοινωνιών επιτρέπουν τηλεφωνικές συνομιλίες και μετάδοση δεδομένων. Οι χαρακτηριστικότεροι δορυφόροι επικοινωνιών περιλαμβάνουν τους Telstar και INTLSAT. Το σημαντικότερο χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός δορυφόρου επικοινωνιών είναι ο αναμεταδότης (μέσω εκπεμπόμενων σημάτων λαμβάνει μια συνομιλία σε μια συχνότητα και αφού την ενισχύσει, την αναμεταδίδει πίσω στη γη σε μια άλλη συχνότητα). Ένας δορυφόρος περιέχει εκατοντάδες ή χιλιάδες αναμεταδότες. Οι δορυφόροι επικοινωνιών είναι συνήθως γεωσύγχρονοι. Οι δορυφόροι ραδιοφωνικής και τηλεοπτικής μετάδοσης μεταδίδουν ραδιοφωνικά και τηλεοπτικά σήματα από ένα σημείο σε ένα άλλο (παρεμφερής λειτουργία με αυτή που διενεργούν και οι δορυφόροι επικοινωνιών). Οι επιστημονικοί δορυφόροι εκτελούν ποικίλες επιστημονικές αποστολές. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είναι ο διασημότερος επιστημονικός δορυφόρος, αλλά υπάρχουν πολλοί άλλοι επιστημονικοί δορυφόροι που εξετάζουν διάφορα γεγονότα σε όλο το σύμπαν που άπτονται του επιστημονικού ενδιαφέροντος (αυτά τα γεγονότα είναι από σημεία του ηλίου έως ακτίνες γάμα). Οι δορυφόροι πλοήγησης βοηθούν τα σκάφη και τα αεροπλάνα. Ο διασημότερος τύπος είναι αυτός των δορυφόρων GPS. Οι δορυφόροι διάσωσης ανταποκρίνονται στα ραδιοσήματα κινδύνου. Οι δορυφόροι γήινης παρατήρησης παρατηρούν τον πλανήτη και τις αλλαγές του (από τη θερμοκρασία έως την κάλυψη της γης από πάγο). Ο διασημότερος τύπος είναι οι σειρές LANDSAT. Ένας μεγάλος αριθμός στρατιωτικών δορυφόρων βρίσκονται σε τροχιά, εντούτοις ένα μεγάλο μέρος των εφαρμογών τους παραμένει μυστικό. Με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης, συλλέγουν πληροφορίες, χρησιμοποιώντας Σελίδα 38 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

τον ηλεκτρονικό και τον περίπλοκο φωτοαναγνωριστικό εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας. Οι εφαρμογές μπορούν να περιλάβουν: Αναμετάδοση κρυπτογραφημένων επικοινωνιών. Πυρηνικός έλεγχος. Παρατήρηση των εχθρικών μετακινήσεων. Έγκαιρη προειδοποίηση εκτόξευσης βλημάτων. Υποκλοπή επίγειων ραδιοσυνδέσεων. Απεικόνιση ραντάρ. Παρ ά τις σημαντικές διαφορές μεταξύ όλων αυτών των δορυφόρων, υπάρχουν αρκετά κοινά στοιχεία. Παραδείγματος χάριν: Όλοι τους έχουν μεταλλικό ή ένα συνθετικό πλαίσιο. Όπως και με τους υπόλοιπους δορυφόρους, ένα όχημα μεταφοράς, συνήθως διαστημικό λεωφορείο, τους θέτει σε τροχιά. Το λεωφορείο κρατά το δορυφόρο μέχρι το επιθυμητό υψόμετρο. Εκεί τον θέτει σε τροχιά και του παρέχει αρκετή ενέργεια. Όλοι τους έχουν μια πηγή ενέργειας (συνήθως ηλιακά κύτταρα) και μπαταρίες για την αποθήκευση της ενέργειας. Οι σειρές ηλιακών κυττάρων δίνουν τη δυνατότητα να φορτιστούν οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες των δορυφόρων. Η πυρηνική ενέργεια έχει χρησιμοποιηθεί σε δ ιαστημικές αποστολές σε άλλους πλανήτες. Τα συστήματα ενέργειας ελέγχονται συνεχώς, και τα δεδομένα λειτουργίας του δορυφόρου όσον αφορά την ενέργεια και όλα τα άλλα συστήματα, στέλνονται στον επίγειο σταθμό παρακολούθησης του δορυφόρου υπό μορφή σημάτων τηλεμετρίας. Όλοι τους έχουν ένα ιδιαίτερα προσεγμένο υπολογιστικό σύστημα, έτσι ώστε να ελέγχονται και να επιτηρούνται τα διαφορετικά συστήματά τους. Όλοι τους έχουν ένα ραδιοσύστημα και μια κεραία. Στη χειρότερη περίπτωση, οι περισσότεροι δορυφόροι έχουν μια ραδιοσυσκευή αποστολής σημάτων και έναν δέκτη έτσι ώστε το πλήρωμα εδάφους να μπορεί να ζητήσει τις πληροφορίες θέσης από το δορυφόρο και να ελέγξει την κατάστασή του. Όλοι τους έχουν ένα σύστημα ελέγχου τοποθέτησης. Το AS κρατά το δορυφόρο στη σωστή κατεύθυνση. Το δια στημικό τηλεσκόπιο Hubble έχει ένα περίπλοκο σύστημα ελέγχου έτσι ώστε το τηλεσκόπιο να μπορεί να παρατηρεί την ίδια θέση στο διάστημα όλες τις ημέρες Σελίδα 39 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

σε διάστημα ενός χρόνο (παρά το γεγονός ότι το τηλεσκόπιο ταξιδεύει με 7.359Kmh. Το σύστημα περιέχει γυροσκόπια, επιταχύμετρα, ένα σύστημα σταθεροποίησης, προωθητές και ένα σύνολο αισθητήρων που χρησιμοποιούν ως οδηγό τα αστέρια για να καθορίσουν τη θέση το υ διαστημικού τηλεσκοπίου. 1.1.5 Ποιο είναι το κόστος ενός δορυφόρου Η δορυφορική αποστολή hurricane-watch κόστισε $90 εκατομμύρια. Το σύστημα προειδοποίησης πυραύλων είχε κόστος $68 εκατομμύρια. Οι δορυφορικές εκτοξεύσεις δεν πηγαίνουν πάντοτε καλά για αυτό το λόγο το κόστος της εκτόξευσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας. Μια εκτόξευση δορυφόρου μπορεί να κοστίσει μεταξύ $50 εκατομμυρίων και $400 εκατομμυρίων. Μια αποστολή με διαστημικό λεωφορείο συμπιέζει στο μισό το κόστος (αυτό συμβαίνει γιατί μια αποστολή με διαστημικό λεωφορείο μπορεί εύκολα να φέρει αρκετούς δορυφόρους σε τροχιά). Σημαντικές αμερικανικές εταιρίες κατασκευής δορυφόρων είναι: Hughes Ball Aerospace &Technologies orp. Boeing Lockheed Martin Σελίδα 40 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

1. H επανάσταση της τεχνολογίας των δορυφόρων και οι εφαρμογές τους 1..1 Εισαγωγή Έχοντας λοιπόν μεγάλο αριθμό τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων, οι τηλεπικοινωνιακοί αυτοί δορυφόροι είτε βρίσκονται σε γεωστατική τροχιά (GO) είτε σε χαμηλή τροχιά (LO), προσφέρουν μια αποτελεσματική πλατφόρμα για την εκπομπή ραδιοσημάτων από σημείο σε σημείο σε όλη τη Γη (σχήμα 1.3). Σχήμα 1.3: Οι τρεις πιο δημοφιλείς τροχιές είναι οι LO, MO και GO. Αντίστοιχα τα ύψη τους είναι 500-900 km, 5.000-1.000 km και 36.000 km. Μόνο μια τροχιά ανά ύψος παρουσιάζεται, αν και υπάρχει η ανάγκη για αστερισμό δορυφόρων όταν πρόκειται για τις τροχιές LO και MO για να παρασχεθούν αδιάλειπτες υπηρεσίες. Οι χρήστες αυτών των σημάτων απολαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα από τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες σε έδαφος, θάλασσα και αέρα. Στα προσεχή χρόνια, τέτοια συστήματα θα αξιοποιηθούν αρκετά αφού και το τελευταίο νοικοκυριό θα έχει δορυφορικό πιάτο. Το αν θα κατακτηθεί η παγκόσμια αποδοχή των δορυφορικών υπηρεσιών αυτό εξαρτάται από τον ανταγωνισμό με τα πιο εδραιωμένα μέσα, όπως την καλωδιακή τηλεόραση και τις υπηρεσίες που παρέχονται μέσω internet. Σε κάθε περίπτωση, οι GO και LO δορυφόροι προσφέρουν τη δυνατότητα για υπηρεσίες όπως κινητές τηλεπικοινωνίες και εφαρμογές πολυμέσων, αλλά η αξιοποίηση αυτών των υπηρεσιών εξαρτάται από το πόσο αυτές οι εφαρμογές θα γίνουν εμπορικά εκμεταλλεύσιμες. Σελίδα 41 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες

Οι εφαρμογές δορυφορικών επικοινωνιών επεκτείνονται σε όλη την ανθρώπινη δραστηριότητα (επαγγελματική και ψυχαγωγική). Πολλές μεγάλες επιχειρ ήσεις έχουν στηρίξει την εύρυθμη λειτουργία τους στις δορυφορικές υπηρεσίες όπως η καλωδιακή τηλεόραση, οι μεταδόσεις δεδομένων, η διανομή πληροφοριών, οι θαλάσσιες επικοινωνίες και ο απομακρυσμένος έλεγχος. Για άλλες επιχειρήσεις, οι δορυφόροι έχουν γίνει ένας κρυμμένος άσσος με την παροχή μιας αξιόπιστης υποδομής επικοινωνιών. Στο δημόσιο τομέα, οι δορυφορικές εφαρμογές είναι εξαιρετικά αποτελεσματικές στις καταστάσεις έκτακτης ανάγκης όπου οι επίγειες γραμμές και τα κινητά τηλέφωνα δεν είναι διαθέσιμες ή είναι ατελέσφορες λύσεις για ποικίλους λόγους [lbert, 1997] [ ]. Έτσι οδηγείται κανείς στο συμπέρασμα ότι υπάρχουν δύο βασικοί σκοποί στη δημιουργία και τη λειτουργία των δορυφορικ ών εφαρμογών. Πρώτον, για κερδοφορία μέσω του συστήματος εμπορικής εκμετάλλευσης υπηρεσιών και δεύτερον, για να ικανοποιηθεί μια ζωτικής σημασίας ανάγκη, αυτή της επικοινωνίας. Η σύνθεση της αγοράς δορυφορικών επικοινωνιών έχει αλλάξει κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών. Το ποσοστό επιστροφής της επένδυσης (ROI) είναι, κατά μέσον όρο, συγκρίσιμο με άλλα τμήματα της βιομηχανίας των τηλεπικοινωνιών. Στη δεκαετία του '90, η τηλεοπτική μετάδοση καθιερώθηκε ως η πιο οικονομικά αποδοτική εφαρμογή. Η μετάδοση δεδομένων κατέχει τη δεύτερη θέση στην εμπορικότητα των εφαρμογών. Οι υπηρεσίες φωνής δεν είναι πλέον η κυρίαρχη εμπορική εφαρμογή στις βιομηχανικές χώρες αλλά κατέχουν την πρώτη θέση στις αγροτικές περιοχές και το διεθνές πεδίο τηλεπικοινωνιών. Οι ειδικής χρήσης εφαρμογές φωνής μέσω δορυφορικών συνδέσεων όπως οι επικοινωνίες κινητών τηλεφώνων και έκτακτης ανάγκης συνεχίζουν να επεκτείνονται. Το γεγονός ότι τα μεγάλης χωρητικότητας οπτικά συστήματα ινών επεκτείνονται κυριολεκτικά παντού στον κόσμο, υποβάλλει τις δορυφορικές υπηρεσίες ως συμπληρωματικό μέσο σε αυτόν τον τομέα. Οι δορυφορικές επικοινωνίες απολαμβάνουν τη γρήγορη υιοθέτηση τους στις περιοχές όπου οι σταθερές εγκαταστάσεις είναι μη συμφέρουσες. Παραδείγματος χάρη, τα πλοία δεν υιοθετούν πλέον τον κώδικα Μορς αλλά, λόγω της επιτυχίας των δορυφορικών συστημάτων, χρησιμοποιούν το σύστημα INMARSAT. Οι προμηθευτές δορυφορικών υπηρεσιών για να πετύχουν σε μια ανταγωνιστική αγορά, πρέπει να κερδίσουν ένα σημαντικό αριθμό χρηστών. Οι περιοχές οι οποίες εξυπηρετούνται από έναν δορυφόρο, θεωρούνται επικερδείς για Σελίδα 4 Κεφάλαιο 1 ο : Σύγχρονες Δορυφορικές Επικοινωνίες